Neste trabalho é realizada a otimização de antena de microfita banda larga usando o método de Diferenças Finitas no Domínio do Tempo (FDTD) e software comercial de onda completa. Inicialmente é feita uma introdução sobre o assunto, abordando aspectos de comunicações e de antenas de microfita, além de se fazer uma revisão bibliográfica e resumir o estado da arte sobre o tema do trabalho. A seguir, discorre-se sobre a teoria eletromagnética aplicada a antenas planares. O tópico de base é concluído com síntese dos métodos de simulação usados na análise de antenas de microfita, enfatizando o de FDTD. O próximo item revisa fundamentos teóricos e técnicas aplicadas na obtenção de banda larga em antenas de microfita. O trabalho prossegue com simulações numéricas e medidas da largura de banda, do ganho e da eficiência da antena E e de geometria inovadora aplicando técnica de alimentação capacitiva à antena E. A seguir, o algoritmo genético é apresentado e utilizado na otimização do plano de terra de antena de microfita com alimentação por sonda coaxial e também com alimentação capacitiva, para aplicações em banda larga. Resultados simulados e medidos são apresentados e boa concordância entre eles é obtida. Obteve-se 88% de largura de banda para PIFA com alimentação capacitiva e plano de terra otimizado. A tese é concluída com observações sobre os resultados apresentados e sugestões para prosseguimento e aperfeiçoamento das investigações realizadas. / In the present work, the optimization of broadband microstrip antenna employing the Finite Difference Time Domain (FDTD) and full wave commercial software are presented. First, an introduction on the subject considering main issues in communications and microstrip antennas are described, also a bibliographical review and the state of the art are presented. A review of electromagnetic theory applied to microstrip antenna is presented at the following topic, with emphasis on the FDTD method. The next step is a review of theory and techniques on bandwidth optimization of microstrip antennas. The work follows with numeric simulations and measurements on bandwidth, gain, efficiency of E shapped antenna and with a novel design procedure employing capacitive feeding on the E shapped antenna. The work follows with genetic algorithm being presented and utilized to the optimization of ground plane shape microstrip antenna with coaxial feeding and also with capacitive feeding, aiming to broadband applications. Simulated and measured results are presented. Good agreement is observed. Relative bandwidth of 88% was found for PIFA with capacitive feeding and optimized ground plane. The thesis is concluded with some comments and observations on the results obtained and suggestions for the continuation of the work.

Ce travail de thèse est consacré au développement d'un capteur acoustique miniature à transduction capacitive destiné à être intégré dans un système RFID afin de dépasser certaines des limitations actuelles de ce dernier. La configuration originale du capteur acoustique étudié lui offre les avantages d'avoir une bonne performance tout en gardant une forme simple qui peut être aisément réalisée avec les techniques MEMS pour une production à grande échelle. Ce transducteur est constitué d'une membrane circulaire ou carrée et une électrode arrière centrée, de même forme mais de dimensions plus petites, séparées par une très fine couche de fluide, ainsi qu'une petite cavité située à la périphérie de l'électrode, de dimensions extérieures très proches de celles de la membrane. Le comportement de ce capteur est analysé en détail. Cette étude se base sur deux approches mathématiques originales (analytique et numérique), dont les résultats convergent malgré un niveau différent des hypothèses-simplificatrices sur lesquelles reposent ces deux modèles.Finalement, une méthode de réalisation du transducteur en technologie hybride, qui associe le procédé MEMS avec les techniques classiques des circuits imprimé, est présentée. Le prototype développé est aussi caractérisé expérimentalement et les résultats obtenus correspondent bien aux caractéristiques fournies par les modèles théoriques. / This work is devoted to the development of capacitive miniature acoustic sensor to be integrated in an RFID system in order to exceed some of its current limitations.The unusual configuration of the studied sensor offers the benefits of having a significant performance while keeping a simple form that can be easily achieved with standard MEMS techniques and thus successively marketed in perspective. This transducer consists of a circular or square membrane, a centered backing electrode with the same shape, but with smaller dimensions which define a thin fluid layer between them, and a small cavity at the periphery of the backing electrode whose external dimensions are very close to the ones of the membrane. The architecture of the developed sensor is the subject of a deep theoretical study of its behavior. This investigation is based upon two original mathematical approaches (analytical and numerical ones) whose results show a high convergence despite the different-levels of simplifying assumptions on which these models are based.Finally, the transducer is made with the use of a hybrid technology, that includes the MEMS process associated with conventional printed circuit manufacturing techniques, which is presented step by step. The developed prototype is characterized experimentally and the measured results correspond to the ones predicted by theoretical models.

Nesta dissertação é apresentado o estudo dos transistores de porta flutuante (Floating Gate Transistor - FG Transistor), sua modelagem, e a análise do efeito da dose de ionização total (Total Ionizing Dose- TID) sobre os transistores FG. Para isto foi procurado e implementado um modelo de simulação elétrica do transistor FG em condições de leitura (análise DC), baseado no cálculo quantitativo da tensão na porta flutuante em função das tensões nos terminais do transistor, no valor de carga armazenado na porta flutuante e nos coeficientes de acoplamento capacitivo que apresentam este tipo de dispositivos. Para a análise do efeito TID, a tensão limiar do transistor MOS foi variada usando o método de simulação Monte Carlo, tendo em conta as variações da tensão limiar que apresentam os transistores FG submetidos na radiação ionizante. O estudo obteve como resultado a confirmação da perda de carga do FG à medida que é incrementada a dose de radiação, o que implica uma alteração na característica de retenção de carga que caracteriza as células de memórias não voláteis (Non Volatile Memory - NVM). / In this dissertation work, a study of the the floating gate Transistor (FG transistor) performed. The focus in the electrical modeling, and the analysis of the impact of the Total Ionizing Dose (TID) on the electrical performance of the device. Aiming electrical level simulation, different electric simulation models for the FG transistor in read conditions (DC analysis) were evaluated and the model best suited for implementation into the simulation tool was selected. The selected model is based on Floating Gate voltage calculation as a function of polarization voltage of the FG transistor terminals, the stored charge value in the Floating Gate and the capacitive coupling coefficient presented by this device. For the TID analysis the threshold voltage of the MOS transistor was shifted by means of a Monte Carlo simulation method, considering the threshold voltage variations when the FG transistor is subjected to the ionizing radiation.The analysis lead to the confirmation that the loss charge stored in the FG increases with the radiation dose, affecting the retention characteristics of the memory cells.

Neste trabalho é realizada a otimização de antena de microfita banda larga usando o método de Diferenças Finitas no Domínio do Tempo (FDTD) e software comercial de onda completa. Inicialmente é feita uma introdução sobre o assunto, abordando aspectos de comunicações e de antenas de microfita, além de se fazer uma revisão bibliográfica e resumir o estado da arte sobre o tema do trabalho. A seguir, discorre-se sobre a teoria eletromagnética aplicada a antenas planares. O tópico de base é concluído com síntese dos métodos de simulação usados na análise de antenas de microfita, enfatizando o de FDTD. O próximo item revisa fundamentos teóricos e técnicas aplicadas na obtenção de banda larga em antenas de microfita. O trabalho prossegue com simulações numéricas e medidas da largura de banda, do ganho e da eficiência da antena E e de geometria inovadora aplicando técnica de alimentação capacitiva à antena E. A seguir, o algoritmo genético é apresentado e utilizado na otimização do plano de terra de antena de microfita com alimentação por sonda coaxial e também com alimentação capacitiva, para aplicações em banda larga. Resultados simulados e medidos são apresentados e boa concordância entre eles é obtida. Obteve-se 88% de largura de banda para PIFA com alimentação capacitiva e plano de terra otimizado. A tese é concluída com observações sobre os resultados apresentados e sugestões para prosseguimento e aperfeiçoamento das investigações realizadas. / In the present work, the optimization of broadband microstrip antenna employing the Finite Difference Time Domain (FDTD) and full wave commercial software are presented. First, an introduction on the subject considering main issues in communications and microstrip antennas are described, also a bibliographical review and the state of the art are presented. A review of electromagnetic theory applied to microstrip antenna is presented at the following topic, with emphasis on the FDTD method. The next step is a review of theory and techniques on bandwidth optimization of microstrip antennas. The work follows with numeric simulations and measurements on bandwidth, gain, efficiency of E shapped antenna and with a novel design procedure employing capacitive feeding on the E shapped antenna. The work follows with genetic algorithm being presented and utilized to the optimization of ground plane shape microstrip antenna with coaxial feeding and also with capacitive feeding, aiming to broadband applications. Simulated and measured results are presented. Good agreement is observed. Relative bandwidth of 88% was found for PIFA with capacitive feeding and optimized ground plane. The thesis is concluded with some comments and observations on the results obtained and suggestions for the continuation of the work.

Neste trabalho é realizada a otimização de antena de microfita banda larga usando o método de Diferenças Finitas no Domínio do Tempo (FDTD) e software comercial de onda completa. Inicialmente é feita uma introdução sobre o assunto, abordando aspectos de comunicações e de antenas de microfita, além de se fazer uma revisão bibliográfica e resumir o estado da arte sobre o tema do trabalho. A seguir, discorre-se sobre a teoria eletromagnética aplicada a antenas planares. O tópico de base é concluído com síntese dos métodos de simulação usados na análise de antenas de microfita, enfatizando o de FDTD. O próximo item revisa fundamentos teóricos e técnicas aplicadas na obtenção de banda larga em antenas de microfita. O trabalho prossegue com simulações numéricas e medidas da largura de banda, do ganho e da eficiência da antena E e de geometria inovadora aplicando técnica de alimentação capacitiva à antena E. A seguir, o algoritmo genético é apresentado e utilizado na otimização do plano de terra de antena de microfita com alimentação por sonda coaxial e também com alimentação capacitiva, para aplicações em banda larga. Resultados simulados e medidos são apresentados e boa concordância entre eles é obtida. Obteve-se 88% de largura de banda para PIFA com alimentação capacitiva e plano de terra otimizado. A tese é concluída com observações sobre os resultados apresentados e sugestões para prosseguimento e aperfeiçoamento das investigações realizadas. / In the present work, the optimization of broadband microstrip antenna employing the Finite Difference Time Domain (FDTD) and full wave commercial software are presented. First, an introduction on the subject considering main issues in communications and microstrip antennas are described, also a bibliographical review and the state of the art are presented. A review of electromagnetic theory applied to microstrip antenna is presented at the following topic, with emphasis on the FDTD method. The next step is a review of theory and techniques on bandwidth optimization of microstrip antennas. The work follows with numeric simulations and measurements on bandwidth, gain, efficiency of E shapped antenna and with a novel design procedure employing capacitive feeding on the E shapped antenna. The work follows with genetic algorithm being presented and utilized to the optimization of ground plane shape microstrip antenna with coaxial feeding and also with capacitive feeding, aiming to broadband applications. Simulated and measured results are presented. Good agreement is observed. Relative bandwidth of 88% was found for PIFA with capacitive feeding and optimized ground plane. The thesis is concluded with some comments and observations on the results obtained and suggestions for the continuation of the work.

Nesta dissertação é apresentado o estudo dos transistores de porta flutuante (Floating Gate Transistor - FG Transistor), sua modelagem, e a análise do efeito da dose de ionização total (Total Ionizing Dose- TID) sobre os transistores FG. Para isto foi procurado e implementado um modelo de simulação elétrica do transistor FG em condições de leitura (análise DC), baseado no cálculo quantitativo da tensão na porta flutuante em função das tensões nos terminais do transistor, no valor de carga armazenado na porta flutuante e nos coeficientes de acoplamento capacitivo que apresentam este tipo de dispositivos. Para a análise do efeito TID, a tensão limiar do transistor MOS foi variada usando o método de simulação Monte Carlo, tendo em conta as variações da tensão limiar que apresentam os transistores FG submetidos na radiação ionizante. O estudo obteve como resultado a confirmação da perda de carga do FG à medida que é incrementada a dose de radiação, o que implica uma alteração na característica de retenção de carga que caracteriza as células de memórias não voláteis (Non Volatile Memory - NVM). / In this dissertation work, a study of the the floating gate Transistor (FG transistor) performed. The focus in the electrical modeling, and the analysis of the impact of the Total Ionizing Dose (TID) on the electrical performance of the device. Aiming electrical level simulation, different electric simulation models for the FG transistor in read conditions (DC analysis) were evaluated and the model best suited for implementation into the simulation tool was selected. The selected model is based on Floating Gate voltage calculation as a function of polarization voltage of the FG transistor terminals, the stored charge value in the Floating Gate and the capacitive coupling coefficient presented by this device. For the TID analysis the threshold voltage of the MOS transistor was shifted by means of a Monte Carlo simulation method, considering the threshold voltage variations when the FG transistor is subjected to the ionizing radiation.The analysis lead to the confirmation that the loss charge stored in the FG increases with the radiation dose, affecting the retention characteristics of the memory cells.

As pastagens ocupam a maior parte da área agrícola e contribuem com a segunda e a quinta atividades que compõem o PIB agropecuário brasileiro, a carne e o leite. A crescente utilização da irrigação de pastagens surgiu primordialmente em áreas leiteiras, juntamente com processos que aprimoram a produção, e posteriormente espalhou-se por áreas de gado de corte. Assim surge a necessidade de um manejo adequado da irrigação de pastagens, e é fundamental conhecer sua evapotranspiração, seus limites produtivos e suas caracteristicas nesse processo de intensificação. Portanto, o objetivo deste trabalho foi determinar o consumo de água, os valores do coeficiente de cultura (Kc) e os parâmetros produtivos e biométricos de duas gramíneas tropicais (Panicum maximum cv. Mombaça e Cynodon spp.), em cultivos exclusivos e consorciados em sobressemeadura com aveia preta e azevém. Como objetivos secundários, buscou-se: (i) medir os parâmetros biométricos de altura do dossel forrageiro (ADF) e indice de area foliar (IAF) entre os ciclos identificando o melhor período de corte, (ii) estimar o acúmulo médio de graus dias de desenvolvimento (GDD) nas diferentes estações do ano correlacionando com o crescimento das forrageiras, (iii) estimar o consumo de água das plantas com a sonda FDR Diviner 2000® e correlacionar seus dados com o consumo de água medido em lisímetros de pesagem. O estudo foi realizado na Escola Superior de Agricultura \"Luiz de Queiroz\" (ESALQ/USP) em Piracicaba-SP (Latitude 22°42\'14\"S; Longitude 47°37\'24\"O; Altitude de 569 m). Os experimentos foram conduzidos de março de 2015 a fevereiro de 2017, com delineamento experimental de blocos ao acaso com 4 tratamentos: 1- capim Mombaça em cultivo exclusivo, 2- capim Mombaça em cultivo sobressemeado com aveia e azevém, 3 - Cynodon spp em cultivo exclusivo; 4 - Cynodon spp em cultivo sobressemeado com aveia e azevém. Foram utilizados a aveia preta (Avena strigosa) cv. Embrapa 29 (Garoa) e azevém (Lolium multiflorum) cv. Fepagro São Gabriel. As calibrações dos métodos de lisimetria e da sonda FDR (Diviner 2000®) apresentaram bons ajustes, com altos coeficientes de correlação. Os resultados de consumo de água pelas gramíneas mostraram uma grande variação por período e dentro dos ciclos com grandes consumos de água, obtendo vários valores de Kc maiores que 1. Foram obtidas boas correlações entre crescimento, IAF e acúmulo de graus dias (GDD). Os valores acumulados de evapotranspiração de cultura (Kc) obtidos com o sensor FDR foram maiores que os medidos nos lisímetros. Os resultados detalhados encontram-se no desenvolvimento de cada capítulo deste trabalho. / Pastures represent the largest part of the agricultural area and contribute to the second and fifth activities that make up the Brazilian GPD, meat and milk. The increasing use of pasture irrigation primarily arose in dairy areas, along with processes that improve the production, and subsequently reache areas of beef cattle. Thus, there is a need for an adequate irrigation management, and it is fundamental to know the crop evapotranspiration of pastures, their productive limits and their characteristics in this intensification process. Therefore, this work aimed to determine the crop water consumption, the values of crop coefficient (Kc), and the productive and biometric parameters of two tropical grasses (Panicum maximum cv. \'Mombasa\' and Cynodon spp.) single cropped and intercropped in oversseeding with black oats and ryegrass . As secondary goals, it sought: (i) measuring the biometric parameters of forage canopy height (ADF) and leaf area index (LAI) between the cycles, identifying the best cutting period; (ii) estimating the mean accumulation of degree-days of development (GDD) in the different seasons, correlating them with forage growth; (iii) estimating the crop water consumption with the FDR probe Diviner 2000® and correlating its data with the crop water consumption measured on weighing lysimeters. The study was carried out at the \"Luiz de Queiroz\" College of Agriculture (ESALQ/USP), at Piracicaba, SP (Latitude 22°42\'14\"S; Longitude 47°37\'24\"W; Altitude de 569 m a.s.l.). The experiments were conducted from March 2015 to February 2017, with a randomized complete block design with 4 treatments: 1 - single cropped \'Mombasa guinea grass ; 2- \'Mombasa\' guinea grass intercropped with oats and ryegrass; 3 - single cropped Cynodon spp.; 4 - Cynodon spp. intercropped with oats and ryegrass. The winter forages were black oats (Avena strigosa) cv. Embrapa 29 (Garoa) and ryegrass (Lolium multiflorum) cv. Fepagro São Gabriel. The calibrations of the lysimeters and the FDR probe had good adjustments, with high correlation coefficients. The results obtained of crop water consumption by the grasses showed a great variation by period and inside the growing cycles with great water consumption, often obtaining Kc values above 1. Good correlations were obtained between crop growth, LAI and degrees-days accumulation (GDD). The accumulated values of crop coefficient (Kc) were higher with the FDR sensor than with the lysimeters. The detailed results can be found in the chapters of this work.

Nesta dissertação é apresentado o estudo dos transistores de porta flutuante (Floating Gate Transistor - FG Transistor), sua modelagem, e a análise do efeito da dose de ionização total (Total Ionizing Dose- TID) sobre os transistores FG. Para isto foi procurado e implementado um modelo de simulação elétrica do transistor FG em condições de leitura (análise DC), baseado no cálculo quantitativo da tensão na porta flutuante em função das tensões nos terminais do transistor, no valor de carga armazenado na porta flutuante e nos coeficientes de acoplamento capacitivo que apresentam este tipo de dispositivos. Para a análise do efeito TID, a tensão limiar do transistor MOS foi variada usando o método de simulação Monte Carlo, tendo em conta as variações da tensão limiar que apresentam os transistores FG submetidos na radiação ionizante. O estudo obteve como resultado a confirmação da perda de carga do FG à medida que é incrementada a dose de radiação, o que implica uma alteração na característica de retenção de carga que caracteriza as células de memórias não voláteis (Non Volatile Memory - NVM). / In this dissertation work, a study of the the floating gate Transistor (FG transistor) performed. The focus in the electrical modeling, and the analysis of the impact of the Total Ionizing Dose (TID) on the electrical performance of the device. Aiming electrical level simulation, different electric simulation models for the FG transistor in read conditions (DC analysis) were evaluated and the model best suited for implementation into the simulation tool was selected. The selected model is based on Floating Gate voltage calculation as a function of polarization voltage of the FG transistor terminals, the stored charge value in the Floating Gate and the capacitive coupling coefficient presented by this device. For the TID analysis the threshold voltage of the MOS transistor was shifted by means of a Monte Carlo simulation method, considering the threshold voltage variations when the FG transistor is subjected to the ionizing radiation.The analysis lead to the confirmation that the loss charge stored in the FG increases with the radiation dose, affecting the retention characteristics of the memory cells.

Capacitive deionization technologies have gained significant attention in recent years. The development and availability of a variety of materials have enabled the growth of research on electrosorption, which makes capacitive deionization increasingly attractive. This technology has a wide range of applications, such as softening, desalination and selective removal, each of which has been the focus of the experimental part of this work. The theoretical part is devoted to the issue of functioning of capacitive deionization, electrode material and especially the specific application. Water desalination is a major issue, given the global shortage of drinking water and the possibility of using capacitive deionization as a competitive method to conventional desalination methods. Conversely, softening and selective removal of ions can pose everyday problems both in the treatment of drinking water or pre-treatment of industrial water and in the treatment of wastewater. In this diploma thesis, it was proved that the method of capacitive deionization can be used to solve all the above problems. Although capacitive deionization is not a commercially available technology in the Czech Republic yet, it can be expected to be used more and more in the future.

It is well known that real op-amps do not share most of the desirable characteristics of an ideal one, particularly those of gain and output impedance. When presented with a capacitive load, such as a MOSFET or ADC, feedback in an op-amp circuit can quickly become unstable. This thesis studies and characterizes an op-amp’s output impedance and how its interaction with this type of load creates a parasitic pole which leads to instability. Applying ideas from feedback control theory, a model for studying the problem is developed from which a generalized method for compensating the undesirable circumstance is formulated. Even in a zero-input state, many real op-amps driving capacitive loads can experience unforced oscillations. A case study is performed with three commonly used devices. First, the output impedance is determined by its dependence on the unity-gain bandwidth, load capacitance, and oscillation frequency. It is fitted into a second-order feedback control model that allows for an analytical study of the problem. It is then shown that a carefully designed passive network can be introduced between the load and op-amp to obtain a properly damped system free of oscillation and well-behaved. Using a shunt resistor is a known and commonly used method for lowering an op-amp’s output impedance to gain stability. This work considers the converse addition of a series capacitor to instead lower the load capacitance seen by the op-amp, a seemingly complementary method that achieves the same goal. A generalized, composite compensation method is developed that uses both the shunt resistor and series capacitor– a strategy not yet found in literature. Relevant formulas for damping ratio and natural frequency are derived that allow the design of a passive compensation network. Furthermore, tradeoffs between compensation, voltage swing, current consumption, and power usage are considered. An emphasis is placed on comparing simulated versus real circuits to highlight the fact that any problem is much worse in real-life than in a simulation. SPICE models and programs aim to de-idealize certain device characteristics, but often cannot account for environmental conditions and manufacturing variance. Thus, an importance is placed on experimental verification guided by simulations.